楊紅軍，趙深，林群，王化，吳旭光

（溫州電力局，浙江溫州325000）

開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)技術(shù)在溫州電網(wǎng)的應(yīng)用

楊紅軍，趙深，林群，王化，吳旭光

（溫州電力局，浙江溫州325000）

對(duì)開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)中應(yīng)用較廣泛的暫態(tài)地電壓和超聲波檢測(cè)方法的原理進(jìn)行介紹，結(jié)合這兩種方法在溫州配電網(wǎng)狀態(tài)檢修中的應(yīng)用實(shí)例，提出了實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中的注意事項(xiàng)。

開(kāi)關(guān)柜；局部放電；帶電檢測(cè)；經(jīng)驗(yàn)介紹

高壓電氣設(shè)備安全是電力系統(tǒng)最為關(guān)注的問(wèn)題，而局部放電程度則是衡量高壓電氣設(shè)備絕緣老化的重要指標(biāo)之一。以往都在停電時(shí)進(jìn)行局部放電測(cè)量，這種測(cè)量方式的優(yōu)點(diǎn)是能夠準(zhǔn)確獲得局部放電量，并能夠在發(fā)現(xiàn)異常后及時(shí)處理，但缺點(diǎn)是無(wú)法發(fā)現(xiàn)2次檢測(cè)之間的異常情況。一般采用的方式是由巡視人員通過(guò)傾聽(tīng)、目視觀察等方式對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，局部放電現(xiàn)象可能已經(jīng)很?chē)?yán)重了。還有些高壓設(shè)備的局部電放情況是無(wú)法通過(guò)傾聽(tīng)或目視發(fā)現(xiàn)的。

目前，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始大力推行狀態(tài)檢修模式，而狀態(tài)檢修的前提是提前掌握設(shè)備狀態(tài)，并根據(jù)設(shè)備狀態(tài)做出檢修決策和計(jì)劃。因此，如何在設(shè)備運(yùn)行時(shí)獲得其狀態(tài)信息是首先要解決的問(wèn)題，目前常用的方法就是在線監(jiān)測(cè)和帶電檢測(cè)。

1 開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)方法

當(dāng)高壓電氣設(shè)備產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電磁波、超聲波、光、熱、臭氧等物理現(xiàn)象，對(duì)開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行帶電非介入式的局部放電檢測(cè)主要是通過(guò)測(cè)量上述物理信號(hào)，來(lái)對(duì)局部放電信號(hào)進(jìn)行識(shí)別和衡量。目前主流的檢測(cè)方法是電測(cè)量法（暫態(tài)地電壓、超高頻、高頻電流測(cè)量法）、超聲波測(cè)量法。由于引起發(fā)熱的因素很多，因此熱測(cè)量法也可作為局部放電檢測(cè)的輔助手段。由于上述檢測(cè)方法均是根據(jù)局部放電發(fā)生時(shí)所展現(xiàn)的物理現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行檢測(cè)的，都屬于非介入式，大多是在高壓設(shè)備的外部通過(guò)相應(yīng)的傳感器進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)點(diǎn)與局部放電發(fā)生位置往往有一定距離，因此所獲得的檢測(cè)數(shù)據(jù)與局部放電點(diǎn)的實(shí)際值有一定差異，僅能反映是否存在局部放電、放電的類型和放電的頻度等信息，屬于定性的方法。開(kāi)關(guān)柜局部放電帶電檢測(cè)工作中主要采用暫態(tài)地電壓及超聲波檢測(cè)這2種方法。

1.1 暫態(tài)地電壓檢測(cè)法

存在局部放電時(shí)，設(shè)備內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電磁波信號(hào)，這些信號(hào)大部分被金屬外殼屏蔽，只有小部分通過(guò)接合處或縫隙傳播出去，并在設(shè)備的金屬外殼上感應(yīng)出持續(xù)納秒級(jí)的電壓，稱為T(mén)EV（暫態(tài)對(duì)地電壓）[1-2]，可使用專用傳感器來(lái)捕捉這個(gè)TEV信號(hào)，從而檢測(cè)局部放電活動(dòng)。

1．2 超聲波檢測(cè)法[3-4]

超聲波檢測(cè)法在局部放電檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用，利用不同的帶寬選擇，可以應(yīng)用于變壓器、GIS、開(kāi)關(guān)柜及電纜等大部分高壓電氣設(shè)備的局部放電帶電檢測(cè)。超聲波檢測(cè)的傳感器有聲壓式和壓電式2種，其中聲壓式傳感器適用于較危險(xiǎn)、不能碰觸的部位，而壓電式傳感器則是通過(guò)局部放電時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力波所形成的振動(dòng)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，可以檢測(cè)到設(shè)備內(nèi)部的局部放電信號(hào)。

2 兩種方法的實(shí)際應(yīng)用情況

由于上述2種檢測(cè)方法均是通過(guò)測(cè)量局部放電發(fā)生時(shí)的某種物理現(xiàn)象來(lái)進(jìn)行測(cè)量的，而不同類型的放電現(xiàn)象所呈現(xiàn)的物理現(xiàn)象強(qiáng)弱也有所差異，往往用一種檢測(cè)方法時(shí)數(shù)據(jù)正常，而用另一種檢測(cè)方法時(shí)數(shù)據(jù)會(huì)超標(biāo)。2012年的上半年，對(duì)溫州地區(qū)10 kV開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行局部放電普查，共檢測(cè)351處開(kāi)閉所，計(jì)1418面開(kāi)關(guān)柜，其中TEV超標(biāo)的有5面、超聲波超標(biāo)的有6面，TEV、超聲波均超標(biāo)的有5面。

檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)26處開(kāi)閉所中部分開(kāi)關(guān)柜超聲波檢測(cè)數(shù)值超標(biāo)，3處開(kāi)閉所中部分開(kāi)關(guān)柜TEV檢測(cè)數(shù)值超標(biāo)，3處開(kāi)閉所中2種檢測(cè)方法所測(cè)數(shù)值均超標(biāo)，共有61面開(kāi)關(guān)柜存在局部放電現(xiàn)象，占檢測(cè)總數(shù)的4%左右。多數(shù)開(kāi)閉所中TEV或超聲波檢測(cè)數(shù)值異常的開(kāi)關(guān)柜，通過(guò)觀察孔可發(fā)現(xiàn)有明顯異常。

由于10 kV開(kāi)關(guān)柜所處環(huán)境比較惡劣,容易受到濕度、灰塵等影響，局部放電多呈現(xiàn)為表面放電現(xiàn)象，而溫州地區(qū)總體濕度較大，檢測(cè)數(shù)據(jù)中超聲波檢測(cè)值超標(biāo)的情況占較大比例。根據(jù)實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，超聲波數(shù)據(jù)超標(biāo)嚴(yán)重且TEV也嚴(yán)重超標(biāo)時(shí)，一般都可以查看到清晰的放電現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況，發(fā)現(xiàn)局部放電問(wèn)題主要集中于電纜頭、電纜故障指示器、母線穿墻套管、母排等處，因此需要對(duì)這些部位多加關(guān)注。

存在局部放電現(xiàn)象的開(kāi)關(guān)柜所體現(xiàn)的共同特征是運(yùn)行中能聽(tīng)到不同程度的放電異響，有些現(xiàn)場(chǎng)能夠聞到臭氧的味道，有些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備處于潮濕環(huán)境或者污穢嚴(yán)重。

檢測(cè)數(shù)據(jù)的共同特征為：對(duì)表面放電現(xiàn)象，超聲波檢測(cè)數(shù)據(jù)基本能夠有效反映；對(duì)嚴(yán)重的表面放電情況，暫態(tài)地電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)也會(huì)超標(biāo)。

從異常開(kāi)關(guān)柜解體處理情況看，主要的故障特征為：放電類型以表面電暈或爬電為主；大部分放電處電腐蝕痕跡明顯。所有放電位置均為空氣絕緣方式。

檢測(cè)表面放電最有效的方法是超聲波，因?yàn)楸砻娣烹姲l(fā)出的TEV信號(hào)比內(nèi)部放電時(shí)所檢測(cè)的數(shù)據(jù)要小很多。此外，表面放電所產(chǎn)生的電磁波信號(hào)的頻率也比TEV傳感器的檢測(cè)頻率低，很多情況下，表面放電不會(huì)被TEV傳感器檢測(cè)到，但能夠被超聲波傳感器檢測(cè)到。但是，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為暫態(tài)地電壓檢測(cè)沒(méi)有必要，實(shí)際上開(kāi)關(guān)柜暫態(tài)地電壓信號(hào)超標(biāo)所帶來(lái)的危害往往是具有破壞性的，一旦發(fā)生故障，造成的經(jīng)濟(jì)損失會(huì)很大。因此，在進(jìn)行局部放電測(cè)量時(shí)，不能只使用單一檢測(cè)方法，而應(yīng)該采用多種方法進(jìn)行綜合判斷，以便準(zhǔn)確地識(shí)別和測(cè)量局部放電信號(hào)，若只使用其中一種檢測(cè)方法，有可能會(huì)嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的質(zhì)量，給設(shè)備安全埋下隱患。

3 10kV開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)案例

3.1 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)案例1

2012年3月6日，對(duì)某開(kāi)閉所的開(kāi)關(guān)柜分別用超聲波和TEV方式進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)1號(hào)柜超聲波檢測(cè)超標(biāo)，TEV檢測(cè)數(shù)據(jù)正常，表1為該開(kāi)關(guān)柜的檢測(cè)結(jié)果。

表1 1號(hào)柜檢測(cè)數(shù)據(jù)

通過(guò)測(cè)試儀器外接耳機(jī)能聽(tīng)到明顯放電聲，采用壓電式探頭對(duì)放電部位進(jìn)行定位后，查看到該柜C相套管處有明顯的燒蝕痕跡，說(shuō)明局部放電已經(jīng)存在較長(zhǎng)時(shí)間。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)案例2

2012年3月6日，對(duì)某開(kāi)閉所開(kāi)關(guān)柜用超聲波和TEV 2種方式進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)K1，K10柜的TEV和超聲波檢測(cè)數(shù)據(jù)均超標(biāo)，見(jiàn)表2。

打開(kāi)柜內(nèi)照明燈，通過(guò)觀察窗發(fā)現(xiàn)K1柜B相套管處有明顯的燒蝕痕跡，K10開(kāi)關(guān)柜B相和C相套管處也有明顯的燒蝕痕跡，A，B，C電纜接頭上有明顯銅綠。

表2 K1和K10柜檢測(cè)數(shù)據(jù)

表3 G1開(kāi)關(guān)柜檢測(cè)數(shù)據(jù)

3.3 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)案例3

2012年3月7日，對(duì)某開(kāi)閉所開(kāi)關(guān)柜用超聲波和TEV方式進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)G1開(kāi)關(guān)柜超聲波檢測(cè)數(shù)據(jù)超標(biāo)，TEV檢測(cè)數(shù)據(jù)正常，見(jiàn)表3。定位后，發(fā)現(xiàn)B相套管處有明顯的燒蝕痕跡。

4 開(kāi)關(guān)柜局部放電現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)

4.1 多種儀器配合

在現(xiàn)場(chǎng)巡檢時(shí)，若發(fā)現(xiàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)超標(biāo)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行局部放電源的定位，有助于更準(zhǔn)確地對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)做出判斷，尤其在對(duì)TEV信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，該信號(hào)在高壓設(shè)備室內(nèi)的情況通常較復(fù)雜，僅僅根據(jù)巡檢數(shù)據(jù)難以確定柜內(nèi)是否存在局部放電以及局部放電位置。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，若使用定位儀對(duì)數(shù)據(jù)異常的開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行初步定位，可對(duì)90%以上的開(kāi)關(guān)室異常開(kāi)關(guān)柜做出準(zhǔn)確判斷，而且這種方法能夠避免多次往返，從而大大提高檢測(cè)效率。對(duì)于高壓室內(nèi)存在強(qiáng)電磁干擾的情況，可通過(guò)綜合監(jiān)測(cè)定位儀或多種類型診斷設(shè)備作進(jìn)一步診斷，以便作出更準(zhǔn)確的判斷，避免因誤判而引起無(wú)謂的檢修，造成停電和人工損失。

4.2 綜合排查

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾比較嚴(yán)重的高壓室，尤其是TEV信號(hào)超過(guò)20 dB時(shí)，為了避免柜內(nèi)存在的局部放電信號(hào)被干擾所掩蓋，應(yīng)使用監(jiān)測(cè)定位儀進(jìn)行綜合排查。對(duì)于TEV檢測(cè)數(shù)據(jù)超標(biāo)的情況，由于外部或二次回路以及加熱器、捕鼠器、帶電顯示器、照明開(kāi)關(guān)等器件均會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)，最好的方法是使用多通道的監(jiān)測(cè)定位儀進(jìn)行綜合排查，以便確定檢測(cè)到的異常數(shù)據(jù)是否由柜內(nèi)局部放電所引起。

5 結(jié)語(yǔ)

暫態(tài)地電壓及超聲波檢測(cè)法對(duì)開(kāi)關(guān)柜局部放電檢測(cè)有很好的效果，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)用2種方法配合使用，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用多種設(shè)備相互印證，可有效提高檢測(cè)的準(zhǔn)確率。在配電網(wǎng)中，由于高壓設(shè)備室的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，應(yīng)加強(qiáng)超聲波檢測(cè)及柜內(nèi)狀況的巡視工作，及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，為配電網(wǎng)設(shè)備的狀態(tài)檢修提供更充分的依據(jù)。

[1]HONG T，F(xiàn)ANG M T C，HILDER D.PD classification by a modular neural network based on task decomposition[J]. IEEE Transaction on Dielectrics and Electrical Insulation，1996，3（2）∶207－212.

[2]王勇，王勁，黃炎光.開(kāi)關(guān)柜帶電局放監(jiān)測(cè)技術(shù)在廣州電網(wǎng)的應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)，2009，35（12）∶122－125.

[3]陳剛.聲電波監(jiān)測(cè)儀在10 kV開(kāi)關(guān)柜局放檢測(cè)中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2010（7）∶67－68.

[4]黎大健，梁其重，步科偉，等.GIS中典型缺陷局放放電的超聲波監(jiān)測(cè)[J].高電壓電氣，2009，44（1）∶72－75.

（本文編輯：龔皓）

Application of Live Detection Technology for Partial Discharge of Switchgear Cabinet in Wenzhou Power Grid

YANG Hong-jun，ZHAO Shen，LIN Qun，WANG Hua，WU Xu-guang
（Wenzhou Electric Power Bureau，Wenzhou Zhejiang 325000，China）

This paper introduces principle of transient earth voltage method and ultrasonic detection method widely used in live detection on partial discharge of switchgear cabinet.By combining the application of the two methods in maintenance of Wenzhou distribution networks,the paper expounds precautions during the detection.

switchgear cabinet；partial discharge；live detection；experience introduction

TM855+.1

：B

：1007-1881（2013）08-0026-03

2013-01-28

楊紅軍（1982-），男，甘肅臨洮人，工程師，從事配電網(wǎng)管理工作。